首都機場T3航站樓屋面不要第四次再被風掀開——提高金屬屋面抗風力技術探討
首都機場T3航站樓屋面不要第四次再被風掀開——提高金屬屋面抗風力技術探討
龍文志
摘 要：簡要介紹了北京首都機場T3航站樓屋面三次被風掀開及相關案例，從技術規范面探討了設計原因，提出了咬合強度參考計算方法，列舉了兩起加強金屬屋面抗風性能的工程，提出了一些提高金屬屋面抗風力技術建議，期望首都機場T3航站樓屋面不要第四次再被風掀開。
關鍵詞：金屬屋面、陣風系數、咬合強度、風揭試驗。
前 言
首都機場T3航站樓是北京的標志性建筑之一，竟然連續兩年多被三次掀頂！首都機場擴建指揮部相關責任人此前曾表示，首都機場的工程質量沒有問題，T3航站樓屋頂是按照百年一遇的標準設計建設的，能抗擊每秒28.3米的大風，也就是12級的風力，T3航站樓的建設標準遠遠超過了國家的設計標準。按照百年一遇的標準設計建設的巨大工程屋頂年復一年地被竟被風3次掀頂，一幢如此先進的現代建筑，為何就抗不住在北京地區并不罕見的10級大風呢？不得不令人震驚和質疑！網站有詩一首。
本文拋磚引玉探討“二年三遭百年遇”探討技術原因，期望首都機場T3航站樓屋面不要第四次被風掀開。
（一）首都機場新三號航站樓T3A金屬屋面工程簡介
1.1首都機場新三號航站樓T3A金屬屋面像是一條飛騰的巨龍
三號航站樓T3A主樓金屬屋面表面顏色采用漸變式色彩組成，設計根據工程屋頂不同的位置由黃-橙-紅三種漸變色彩。坐在飛機上觀看航站樓漸變式的屋面顏色，不僅像是一條飛騰的巨龍，還給人一種賞心悅目的感覺。
1.2首都機場新三號航站樓T3A主樓金屬屋面的構造形式
首都機場新三號航站樓T3A主樓金屬屋面采用雙層的構造形式，頂部外層采用鋁合金框架開縫體系的鋁單板幕墻系統，采用定距壓塊式的構造形式。鋁板接縫之間采用開縫體系鋁板幕墻專用的鋁合金蓋板封蓋，以遮蓋縫內的鋁合金壓塊和緊固件。內層屋面采用直立鎖邊系統復合屋面板，在滑動固定座與屋面板之間設計有滑動保護膜，以確保屋面板遭滑動時避免磨損。直立鎖邊金屬屋面系統為暗扣系統，屬于無穿刺系統，防水能力可靠。先在屋面結構主鋼梁上鋪設0.6mm厚的穿孔型鋼承板，鋼承板的波高為150mm,波谷內填充吸音海棉；鋼承板上再鋪設直立鎖邊系統復合屋面板，直立鎖邊復合屋面板的底板為0.6mm鍍鋅鋼板，鍍鋅鋼板上覆一層鋁箔防潮保護膜，在防潮保護膜的上面為150mm厚的防火保溫巖棉，防火保溫巖棉上再覆一層鋁箔防潮保護膜，在防潮保護膜上面為1.2mm的直立鎖邊型鋁合金面板。首都機場三號航站樓T3A主樓屋頂由鋼承底板、保溫層、氣密層、吸音層、防塵層和屋面板組成，鋼承底板采用直徑有2毫米孔徑、兩肋穿孔彩色鋼底板。金屬屋面投影面積達16萬平方米，金屬屋面板采用故宮琉璃瓦色，表面氟碳烤漆鋁、錳、鎂和金屬面板。屋面板型選用構造防水型、直立鎖邊貝母屋面板。金屬面板依靠板與板之間鎖扣扣在一起，形成牢固、防雨、可伸縮滑動的連接。保溫層采用150毫米厚的玻璃棉，氣密層采用鋁塑夾筋薄膜，吸音層采用100毫米的吸音玻璃棉，而防塵層則通過鋪設無紡布來防塵。有孔的鋼承底板與保溫層、氣密層、吸音層和防塵層構成屋頂保溫、吸音、防塵體統，有效地保證整個屋面的吸音，增強降噪作用。
（二）首都機場T3航站樓屋頂三次被風掀開
2.1首都機場T3航站樓屋頂第1次被風掀開
人民網北京2010年12月10日電�。ㄓ浾邍辣┍本┑貐^遭遇大風天氣，首都機場風速最高達26米/秒，最大風力為10級，該天氣造成首都機場3號航站樓屋面局部金屬板被強風掀開。
首都機場擴建指揮部負責分析了事故發生的原因：目前我國建筑設計國家標準是50年一遇，能抗擊每秒26.8米的大風，也就是11級的風力，而T3航站樓棚頂是按照100年一遇的標準設計建設的，能抗擊每秒28.3米的大風，也就是12級的風力，T3航站樓的建設標準遠遠超過了國家的設計標準。那么為什么還會發生事故？負責人說，首先設計的抗風能力是風洞實驗室得出的數據，而實驗室有局限性，自然界的風又有各種可能性，因此實驗數據不能完全說明問題。另外，破損部位發生在航站樓樓頂的弧形段，受到特殊地形的影響，那里的瞬間風力可能會超過建設標準。風洞試驗畢竟是個試驗，它只能模擬這個工況下去做，不能模擬大自然任何情況下的風，風是高空的，不同高度和不同造型，都會產生風的變化。主流風是西北風，我們按照主流風西北風做實驗，萬一突然刮了另外角度的風，我們不可能360度風都做實驗。局部出現小概率事件，超出模擬范圍了，這個局部可能就出現問題。T3航站樓屋頂一共有兩處發生破損，分別是T3C航站樓和T3E航站樓，破損面積初步估算不到200平方米。設計的抗風能力是實驗室得出的數據，不能完全說明問題。另外，破損部位發生在航站樓樓頂的弧形段，受到特殊地形的影響，那里的瞬間風力可能會超過建設標準。
2.2北京首都國際機場T3航站樓屋頂再次被強風掀開
2011年11月22日T3航站樓D區屋頂局部被強風吹開，白黃色材料卷入風中，飄落在周邊跑道和走廊上。這是自去年12月10日被10級大風掀翻后的第二次。據北京首都機場新聞中心公布的信息所知，當天18點55分，首都機場風速最高達24米/秒，首都機場隨即啟動了大風黃色預警預案，20點15分，機場3號航站樓D區屋頂局部被強風吹開。
針對北京首都機場三號航站樓部分屋頂被強風吹開，引發外界對機場施工質量的質疑，中方總設計師表示，機場建筑設計本身沒有問題，可能是供應商提供的建材質量不合格，或個別建材沒有安裝妥當。北京首都國際機場三號航站樓主樓由國際建筑設計大師諾曼·福斯特（Norman Foster）設計，美聯社發電郵至福斯特建筑事務所香港辦事處，要求對方就事件回應，但對方截至截稿前尚未答復。首都機場新聞中心職員則拒絕評論。
2.3首都機場T3航站樓屋頂第三次被吹開
2013年3月9日北京地區遭遇大風天氣，據首都機場官方微博消息，11點40分，首都機場風速高達30米/秒，風力達11級。首都機場立即啟動了大風天氣橙色保障程序。11點46分，3號航站樓國際區東北角屋頂局部被瞬間超過11級以上的強旋風掀開。
（三）金屬屋面風破壞三起類似案例：
3.1武漢天河機場屋頂破壞
（三）金屬屋面風破壞三起類似案例：
3.1武漢天河機場屋頂破壞
2007年7月27日下午約8點30分一埸突然大風造成武漢機場二期工程的主候機樓屋頂破壞，面板掀起約100平方米，見照片，屋頂內部上部PC板幾乎吹落或掀起見照片，面積約3000平方米，侯機摟屋頂按GB50009-2006年版50年一遇基本風壓設計，原設計能抗12級大風，武漢機場航站氣象臺記錄的當時風速為29m/sec，相當11級大風。破壞時風壓超過設計風壓。面板破壞處T形件、主次檁條連接均良好，是由于立邊鎖扣拉脫而致，立邊鎖扣負風壓強度不夠。
3.2“8.8強臺風�？逼骗h蘇州火車站園區金屬屋面
2012年8月8日13時許，因受到臺風“�？庇绊�，蘇州市有8-10級大風。蘇州火車站園區站房金屬屋面15塊1.0mm厚鋁鎂錳合金直立鎖邊屋面板遭到破壞，蘇州火車站園區金屬屋面按GB50009-2006年版設計應能12級大風,但在10級大風破損。主要是立邊鎖扣負風壓強度不夠所致。
3.3河南省體育館金屬屋面遭9級風破壞。
體育中心金屬屋面中間位置最高處鋁宿板和固定槽鋼被風撕裂并吹落100米 ，三副三十平方米的大型采光窗被整體吹落，雨蓬吊頂吹壞。而且大部分破壞都是由于負風壓所引起的，屋面板給掀了，主體結構沒什么大礙。根據當初的設計要求，河南省體育中心應能抵抗10級大風。按照當天氣象局觀測點的大風最高時速達24.7米／秒。相當于9級風。
以上列舉的是金屬屋面被大風掀開案例中極少的部分，我國每年因強風造成屋面受損的直接經濟和間接經濟損失達億元以上。金屬屋面抗風能力系統研究迫在眉睫。
（四）金屬屋面按《建筑荷載規范GB50009-2006版》設計的負風壓偏低是風損的重要原因
4.1風速與風級的關系
vN=0.1+0.824N1.505
N------風級數
vN------N級風的平均風速(米/秒)、
vNmax=0.2+0.824N1.505+0.5N0.56
vNmin=0.824N1.505-0.56
4.2風壓計算和風力等級表
風壓就是垂直于氣流方向的平面所受到的風的壓力。根據伯努利方程得出的風－壓關系，風的動壓為：
wp=0.5·ρ ·v2
其中 wp 為風壓[kN/m2]，ρ 為空氣密度[kg/m3]，v 為風速[m/s]。
由于空氣密度(ρ )和重度(r)的關系為 r=ρ ·g, 因此有ρ =r/g。在(1)中使用這一關系，得到vp=0.5·r·v2/g
此式為標準風壓公式。在標準狀態下(氣壓為1013 hPa, 溫度為 15℃),
空氣重度 r=0.01225 [kN/m3]。緯度為 45°處的重力加速度g=9.8[m/s2], 得到wp= v2/1600
將風速代入上式, 10 級大風相當于 24.5-28.4m/s, 取風速上限 28.4m/s, 得到風壓wp=0.5 [kN/m2] 風速上限 28.4m/s, 得到風壓wp=0.541[kN/m2]
3.3建筑荷載規范GB50009-2012與GB500092006稿對比摘錄
建筑荷載規范GB50009-2012修改陣風系數計算表達式，調整峰值因子和湍流度，重新計算表 8.6.1數值。 【8.6.1】建筑荷載規范GB50009-2006版摘錄
5.32012年以前金屬屋面工程按《建筑荷載規范GB50009-2006版》設計的負風壓標準值偏低是風損的重要原因。
建筑結構荷載規范/ GB50009-2006屋面12 級風壓標準值大約相當于建筑結構荷載規范/ GB50009-2012年版的10 級風壓標準值。
12 級風壓/10 級風壓=(66.42-85.1)/(37.52-50.41)=1.77-1.688
GB50009-2012陣風系數/ GB50009-2006陣風系數=1.7-1.63
地面粗糙度 B
屋面高度10m 1.7 /1
屋面高度15m 1.66/1
屋面高度20m 1.63 /1
兩者比值正好相等，這表明2012年以前金屬屋面工程按當時有效的建筑結構荷載規范 GB50009-2006版的12 級風壓大約相當于建筑結構荷載規范 GB50009-2012年版的10 級風壓。屋面圍護結構風荷載按罕見12級風壓設計，而實際情況是往往在常遇9、10、11級風圧就發生破壞。北京機場T3航站樓屋頂、武漢天河機場屋頂、蘇州火車站園區金屬屋面以及河南體育館屋面等工程被風破壞，這是重要技術原因。
GB50009-2012年版建筑結構荷載規范考慮到近幾年來輕型屋面圍護結構（含薄板金屬屋面）發生風災破壞的事件較多的重要原因而作出的修訂。金屬屋面按《建筑荷載規范GB50009-2006版》設計的負風壓偏低是風損的重要原因。
（五）直立鎖縫金屬屋面抗風揭能力測試和分析
5.1從以上一些破懷案例可看出金屬屋面產生破壞的以幾下方面。
A、金屬屋面條強度不夠抵抗強風力的作用導致屋面破壞。
B、金屬屋面系統的T碼及T碼及檁條的連接強度不夠，受強風破壞。
C、支座處鎖縫分離,板與板非支座處分離,滑動支座破壞,緊固件拔出
增強金屬屋面本身抗強風強度主要通過改善上述3方面的受力性能進行，其中C是主要的。某型直立鎖縫金屬屋面系統試驗結果相吻合。
5.2直立鎖縫金屬屋面系統受力.
直立鎖縫金屬屋面承載面積同板寬和支座間距成正比。圖5.2為直立鎖縫金屬屋面系統受力簡圖。直立鎖縫金屬屋面各組分傳力途徑為:
風載 －屋面板 － 屋面鎖縫－ 屋面支座 － 屋面緊固件 － 檁條。
5.3金屬屋面系統極限抗風拔力的能力可以根據金屬屋面系統各組成部分平衡搭配可以取得有效的抗風拔力系統，從其失效模式為: 緊固件拔脫; 滑動支座破壞; 支座處鎖縫分離和板與板鎖縫分離。分析出系統最優方案.
F = min{ F1，F2，F3，F4}
式中: F1為支座處鎖縫極限承載能力/kN;
F2為非支座處鎖縫極限承載能力/kN;
F3為支座極限承載能力/kN;
F4為緊固件連接極限承載能力/kN;
F 為系統中最薄弱組件能力/kN;
Croof為該系統極限承載能力/kN/m2
S 為支座間距; W 為屋面板寬度。
5.4金屬屋面系統傳力機制目前還沒有成熟的理論可尋
金屬屋面系統通過扣合或咬邊連接金屬屋面工程越來越多，由于設計規范相對滯后，以及應用單位與設計人員的認識程度不夠等原因，對金屬板屋面研究大多集中在保溫、隔聲、防水等領域，對力學性能的研究也多集中于外露式的搭接方法。而對金屬屋面上層屋面板板肋與T碼之間的咬合破壞研究甚少，咬邊連接是過板與板、板與T碼之間的相互咬合進行連接，其抗剪和抗彎承載力是通過相互之間的摩擦力來傳遞, 傳力機制明顯不同于緊固件連接的傳力機制，其在風吸力作用下的傳力機制，目前還沒有成熟的理論可尋. 本文僅此探討分析。
5.5金屬屋面板與T碼之間的咬合破壞力學分析
5.5.1金屬屋面系統的薄弱區在屋面板與 T碼的咬合處，在負風圧作用下，風會對屋面板產生向上的風吸力作用
由于風吸力反復不斷的對屋面板向上作用，導致上層屋面板板肋與T碼之間的咬合破壞，破壞時面板與T碼脫開上拱 ，然后帶動其他位置的屋面板一起拱起，致使屋面板最終被撕裂而破壞。
5.5.2金屬屋面板的強度及及屋面板與T碼咬合部位強度計算。
金屬屋面板的強度及及屋面板與T碼咬合部位強度受材料性質及連接構造等許多因素影響，目前尚無精確的計算理論，需根據試驗確定連接強度。必要時可參考下列計算。
金屬屋面板的強度可取一個波距的有效截面，以檁條或 T 形支托為梁的支座，按受彎構件進行計算。
M / Mu≤ 1
Mu=Wef
式中：M —截面所承受的最大彎矩，可按圖5.5.2 的面板計算模型求得；
Mu—截面的受彎承載力設計值；
We—有效截面模量，按現行國家標準《鋁合金結構設計規范》GB50429 的規定計算。
圖中：B—波距； g—板面均布荷載；
p—由 g 產生的作用于面板計算模型上的線均布力。
5.5.3金屬屋面板通過T型支座連接在檁條上，由T型支座支撐，屋面板的受力為多跨連續梁的形式。
5.5.4屋面板 T 形支托的強度應按下式計算：
式中：σ —— 正應力（N/mm2）；
f —— 支托材料的抗拉和抗壓強度設計值（N/mm2）；
R —— 支座反力 (N)
Aen—— 有效凈截面面積 (mm2）；
t1 —— 支托腹板最小厚度 (mm）；
LS —— 支托長度 (mm）。
5.5.5固定扣件的數量和間距
作用于屋頂的負風壓主要與建筑物屋面形狀、高度、建筑物所處位置相關。最大的負風壓產生在建筑物的暴露邊緣和轉角區域. 所有由風荷載導致的力（如屋面層）都必須依照建筑物高度、屋面坡度、最不利荷載（屋頂轉角和邊緣區域）和扣件間距數量的關系，安全地經由其他建筑構件傳導致錨固點。為吸收負風壓荷載而必須確定合理的扣件總數量或每平方米扣件數量，這主要與釘具尺寸和基層結構之間的抗拉拔力相關。目前尚無技術規范，下表可作參考。
5.5.6屋面板與T碼咬合部位最大抗力值R抗力與強度。
目前尚無精確的計算理論，需根據試驗確定連接強度。必要時可參考下列計算。
R=( 0. 607+0.536)qLB≤Ra
L為屋面板的跨度，B為板的寬度，Ra為允許值，由廠家提供或試驗確定。
（六）金屬屋面風損后提高風承載力案例--某國際機場航站樓屋面板抗風承載能力試驗研究
6.1某機場航站樓建在渤海灣邊，四周地面空曠，常年易刮北風、西北風，且風力較大。航站樓屋面面積很大，達40 000m2，其中大廳屋面約為20 000m ，屋面從南向北呈7。向上延升；幕墻外懸挑寬31 m，懸挑屋面最高處達42 m，屋面面板為鋁鎂錳合金的暗扣式壓型板。航站樓的建筑造型使1得風荷載對屋面產生的較大的負壓，致使大廳屋面局部區域自2007年12月到2008年12月先后多次破壞。針對這一工程現狀，對航站樓大廳懸挑屋面系統加固時所采用的65／333型(0．6 mm厚)鍍鋁鋅面板進行了抗風承載性能試驗，分析了屋面板在風荷載作用下的破壞機理和在屋面板T碼上施加鎖夾對屋面板抗風壓承載力的影響。該試驗不僅可以為該工程加固提供科學依據，而且為類似大型場館金屬屋面的加固提供有價值的參考資料。
6.2試驗根據機場航站樓挑檐部分屋面的有關參數制作試件，試件長為6 330 mm，寬為3 100 mm，縱向設置檁條，檁條間距為750 mm，共設置三根檁條，檁條的截面為[]雙卷邊槽形口對口C180×70×20×2．0，上鋪65／333型(0．6 inln厚)鍍鋁鋅面板，面板周邊與[10進行密封焊接，密封用的底板厚度為4 mm，底板上設置兩道加勁肋，間距為1 000 mm，試驗所用鍍鋁鋅面板以及T碼等安裝配件均從現場運至上海，由現場施工人員在試件上安裝。試件一為屋面T碼上全部施加瑣夾，試件二為瑣夾在有T碼的位置交錯布置，試件三為T碼位置不設瑣夾，如圖1所示。試件二和試件三，分別是在試件一的基礎上去掉部分和全部瑣夾后依次進行試驗。試驗中所用鍍鋁鋅面板和T碼的截面如圖2所示。試驗構件平面布置圖，鍍鋁鋅面板截面尺寸，T碼 的截 面尺寸。
6.3最大試驗氣壓值根據《某機場擴建工程航站樓屋面平均風壓數值風洞模擬》報告確定 ，挑檐區的最大 負風壓標準值為 5．39kN／m2 (含陣風系數 )，乘 以荷載分項系數 1．4后得最大負風壓設計值為 7．55kN／m2
在試驗初期，3個試驗皆表現為板肋間的面板呈現鼓起變形，隨著壓力的逐漸增大，板肋間的面板鼓起變形逐漸增大，板肋和鎖夾并未隨面板的鼓起而傾斜，變形不明顯。當升壓到最大值時，在穩壓5 min的過程中，觀察到壓型板咬合部位和板面的變形正常，受力完好，并未發生破壞，3個試驗所加壓力的最大值分別為7. 8 kN/耐， 7.7 kN/m-,7.6 kN/m`，面板變形狀態和試驗值如圖6.3-1所示。
在試驗三中，為了獲取65/333型(0. 6 mm厚)鍍鋁鋅面板破壞時的壓力值，當壓力達到7. 55 kN/澎后對屋面板繼續加壓，當加壓到7. 9 kN/mZ時，局部面板與T碼脫開上拱，產生了不可恢復的塑性變形，屋面板被破壞，如圖6.3-2所示。
上述的破壞試驗表明，屋面系統的薄弱區在屋面板與 T碼的咬合處 ，破壞時面板與T碼脫開上拱 ，然后帶動其他位置的屋面板一起拱起，致使屋面板最終被撕裂而破壞。
6.4試驗結果分析
65/333型( 0. 6 mm厚)鍍鋁鋅面板通過T碼和自攻螺釘與擦條相連，面板與T碼的咬合力通過T形支座傳給擦條，故屋面板的受力可簡化為四跨連續梁受力，L為屋面板的跨度，B為板的寬度，其計算模型如圖6所示。
則屋面板與T碼咬合部位最大抗力值R抗力:
R}}=( 0. 607+0.536)qLB
=1. 143q x 0. 75 x 0. 33q
=0. 282 9q(1)
由公式(1)可得三次試驗中65/333型(0. 6 mm厚)鍍鋁鋅面板與T碼咬合部位最大抗力值R抗力，見表1。
鍍鋁鋅面板與 T碼咬合部位最大抗力值 R
由表 1可知，加固所選用 的 65／333型 (0．6mm厚 )鍍鋁鋅面板可以滿足該航站樓屋面抗風設計要求�？紤]該航站樓挑檐部分其他各種不利因素的影響，采取在屋面板 T碼部位交錯布置瑣夾的加固措施以增大其屋面的抗風承載力。
6.5結論。
(1)3個試 件的試 驗研究 表 明屋 面 系統 的薄弱區在屋面板與 T碼 的咬合處 ，破壞時面板 與 T碼脫開上拱 ，然后帶動其他位置 的屋面板一起拱起，致使屋面板最終被撕裂而破壞。
(2)65／333型(0．6mm厚 )鍍鋁鋅面板上施加瑣夾可以提高試件的抗風承載力，并且隨著瑣夾布置密度的增大而增大。
(3)加固所選用的 65／333型(0．6mm厚)鍍鋁鋅面板可以滿足該航站樓屋 面抗風設計要求�？紤]該航站樓挑檐部 分其他各種不利因素的影響，采取在屋面板 T碼處交錯布置瑣夾的加 固措施以增大其屋面的抗風承載力。
（七）金屬屋面設計風壓偏低加固設計案例--溫州火車站金屬屋面加固設計
6.1根據任務對萊實提供的圖紙、計算書、實驗報告以及院提供的風洞實驗報告對溫州南站的頂棚做切實的分析發現：
金屬屋面設計無安全冗余，經計算復核溫州南站的金屬屋面在角部部位的最大風荷載為4.17KN/m2，此僅為50年一遇，折算100年一遇的風荷載值為4.865KN/ m2，萊實廠家提供的1500mm間距的實驗報告極限荷載值為4.25 KN/ m2，易發生屋面被掀翻的可能，屋面系統在角部不能滿足力學設計要求，需要加固。故角部的金屬屋面必須加固，
7.2整改方案
7.2.1屋脊是本次檢查中發現的問題最大的部位，其不能抵抗較大的負風壓，由于現在已經處在臺風季節，為了防止臺風造成的破壞，先設計了一套切實可行的加固方案，以保證能渡過臺風季節，同時此方案可以提供屋面的檢修通道，避免后續檢修時直接踩踏屋面板。
本次方案考慮將屋脊與屋面連接，同時連接好高端堵頭并將屋面板卷邊。
檐口區加固：由于檐口有很多不利工況，故將所有的檐口增加3排鋁合金抗風夾，夾具與T型支座連接。
吊頂加固：接縫處的壓條加大了翼邊，在跨中增加一條鋁合金方管，將方管與檁條連接，以保證吊頂不會掉下來。
伸縮縫加固：頂部新設計了鋁合金與三元乙丙密封膠條組合的伸縮縫加固方案同時保證屋面的效果又新增加一條鋁鎂錳板的伸縮縫系統，保證使用功能，雙保險方案，吊頂部位增加了鋁合金與三元乙丙密封膠條組合的伸縮縫加固方案保證安全的前提又能滿足觀感。
檐口板加固：檐口由于懸邊，在風的往復作用下產生了破壞，本次將增加U型線條，將線條兩邊固定與上下板塊
（八）提高金屬屋面抗風力技術建議
8.1屋面結構的設計一般僅考慮自重、雪載、施工荷載，而風的作用常被忽略。這是因為在許多場合下，認為風荷載的影響不大或風引起的吸力對屋面結構有利。實地調查結果表明，大型現代建筑在風作用下整體被破壞的例子并不多見，但其局部表面飾物脫落或屋面局部被掀開以致整個屋面遭受風荷載破壞的例子卻時有發生。尤其是受到臺風、大風襲擊致使整個屋面遭受風荷載破壞事例更多。提高金屬屋面抗風力是當務之急。提高金屬屋面抗風力要從技術，設計、材料、施工、管理、維護多方面著手，本文僅從技術面提供參考建議。
8.2新建金屬屋面工程嚴格按《建筑結構荷載規范》GB50009-2012設計，既有金屬屋面工程宜按《建筑結構荷載規范》GB50009-2012復核設計。建議宜選用100年一遇基本風壓。
8.3風荷載設計宜分別按結構，上、下表面的最不利風荷載進行設計。
結構的風壓計算應考慮上下表面風壓值疊加。對于開敞式屋面結構，上下表面都受到風的作用，而設計支承結構時需要的是屋蓋上、下表面的風壓差，即凈風壓。一般來說凈風壓不完全等于屋面上表面或下表面所受風壓，所以只考慮凈風壓的設計，結構可能安全，而屋面的上表面、下表面可能不安全。建議屋面風荷載設計宜分別按屋面結構，上、下表面的最不利風荷載進行設計。
8.4金屬屋面宜進行下列試驗：
1、抗風壓試驗, 2、結構性能試驗， 3、屋面板承受集中荷載試驗,
4、氣密性試驗, 5、水密性試驗, 6、熱循環測試, 7、隔聲試驗
8、保溫性能試驗, 9、吸聲試驗, 10抗風揭試驗
8.5建筑物的風荷載設計影響因素很多，如當地氣候、50年或100年一遇的最大風力、地面地形的粗糙度、屋面高度及坡度、陣風系數、建筑物的封閉程度、建筑的體形系數、周圍建筑影響、屋面邊角及中心部位、設計安全系數等。我國現行的相關規范對風荷載只有設計要求，沒有相
關的標準測試方法對此進行驗證。建議金屬屋面按照GB 50009-2012《建筑結構荷載規范》設計后，宣采用抗風揭實驗室試驗結果進行驗證。檢驗屋面系統的設計、屋面系統所用的各種材料(包括表面材料、基層材料、保溫材料、固定件)以及整個屋面系統的可靠性和可行性。
8.6機械咬口屋面板承載力高于手工咬口，咬合時需用專用電動工具將整條邊全部咬合，咬邊施工不到位，導致咬合力不夠，咬合部位施工質量較好其極限承載力有明顯提高，金屬屋面要采用優質機械咬口。
8.7機械咬口金屬屋面板可采用抗風增強夾提高抗風力。
8.8為了加強從事建筑金屬屋面系統工程設計與施工企業的管理，保證工程質量和安全，結合建筑金屬屋面系統工程的特點，建議制定實行金屬屋面系統工程設計與施工資質等級標準。
現在的大中型設計院對鋼結構主體結構的設計比較注重，在采用金屬屋墻面系統時對圍護設計的深度和廣度不夠，有些工程盲目照搬國外、境外公司技術，金屬屋系統尚需二次深化設計，考慮風荷載、雪荷載以及廠家板型截面慣性矩和安裝技術要求，做出與鋼結構主體結構詳細的細部連接節點。實際施工往往由總包來負責，而總包單位一般缺乏對金屬屋墻面系統的技術實力，形成施工時的技術欠缺，深化設計考慮不周，埋下屋面系統被風力破壞的事故隱患。金屬屋系統需要具備針對板型特點的深化設計能力，也要具備能夠安裝的技術能力，配備專業的作業人員，加上科學的項目管理的企業才能實現，成立具備金屬屋墻面系統設計與施工一體化的資質企業迫在眉睫。
結 束 語
北京首都機場T3航站樓是目前國際上最大的民用航空港, T3航站樓總體建筑面積約98.6萬平方米，相當于126 個標準足球場的，由建筑大師福斯特設計，這是世界上最大的單體航站樓。承擔著首都機場60%的旅客吞吐量。作為一個投資270億的超大項目，只用了三年零九個月就建成了，甚至得到了中央領導人的關注。當時有文章稱，“作為全球最大的單體航站樓，它與國家大劇院和央視新大樓以及國家體育場(鳥巢)一起，共同昭告著中國這個歷史上災難深重的國家步入新的時代�！�
首都機場T3航站樓屋面盡管三次掀頂未對機場安全運行造成重大影響，但是一個很大的安全隱患，不能等到真的出現重大事故再來認真對待。老天爺已警告過三次了，不能容許再有下一次。我們有理由相信，只要認真對待，科學整改，首都機場T3航站樓屋面不會第四次再被風掀開，作為全球最大的單體航站樓，將步入新的安全時代。